摘要
随着城市建设不断加快，我国高层、超高层建筑呈现井喷式发展，钢管混凝土作为优良的结构体系在高层建筑中得以广泛应用。建筑高度、跨度的不断提升会使得普通钢管混凝土构件无法满足结构体系承载力及相关性能设计要求，于是各国学者通过在钢管内配置不同截面形式的钢材组合形成复合配钢形式钢管混凝土结构来满足实际工程的需求。但是，截面配钢形式过于复杂往往就会存在浇筑振捣困难以及振捣不密实等实际问题，造成工程质量无法得到保证，而自密实混凝土的出现从根本上解决了这一工程技术难题，使得复合配钢形式钢管混凝土结构具有良好的应用前景。 本文依托华润东写字楼（广西第一高楼，403米），选用同期配送C60超高层自密实混凝土，基于自密实混凝土不受截面复杂度影响的优势，采用试验、理论分析方法对33个复合配钢钢管自密实混凝土柱试件（24个方钢管试件和9个圆钢管试件）的轴压力学性能进行了系统的研究，试验中观察了试件的破坏过程及破坏形态，获取了荷载-位移曲线、荷载-应变曲线，分析了各设计参数（配钢形式、高宽比/长径比、钢管壁厚、配钢率）对试件峰值荷载、峰值位移、初始轴压刚度、轴压延性耗能等力学性能指标的影响，并探讨了不同配钢形式钢管自密实混凝土柱轴压性能的优劣。研究结果表明：各配钢形式下本试验所用超高泵送高强自密实混凝土均具有良好的密实度和工作性能；综合对比各轴压力学性能指标发现，三层复合配钢形式中，配钢率17.9%的方钢管+圆钢管+型钢截面试件性能最优，双层复合配钢形式中，配钢率为9.3%的方钢管+圆钢管截面试件的性能最优，且随着圆钢管壁厚的增大，复合配钢形式试件的极限承载力、初始轴压刚度以及延性均明显提高。此外，方钢管+螺旋筋截面试件加载过程中试件会出现承载力陡降现象，且试件整体轴压延性较差，实际工程应用时需引起注意。 最后基于试验数据，参考规范和课题组前期研究成果推导了复合配钢钢管自密实混凝土柱轴压承载力公式，并于试验值进行对比，结果表明：基于“拱效应”约束计算公式所得承载力计算值与试验值最为吻合，基于钢管约束组合计算公式的计算方法在实际工程中应用时计算更为简便。
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